Statické tření

Reprezentace sil při tlačení na krabici, která se zpočátku drží na podlaze.

Statické tření nebo statické tření (také statická (třecí) síla ) je síla, která zabraňuje klouzání těles v kontaktu. Stav dostatečného statického tření se nazývá lepení a může zahrnovat tečení , tj. Postupnou deformaci spojených dílů. V této souvislosti se adheze používá v podstatě stejným způsobem jako vazba v chemii. Statické tření je spojení těles prostřednictvím třecího spojení . Naproti tomu při lepení se například vytvoří materiálová vazba (spojení několika těl s jedním tělem sestávajícím z několika látek).

Síly odpovědnosti

Předpokladem pro vznik statického tření je to, že se dvě tělesa dotýkají a kontaktní plocha je zatížena vnější silou ve smyku . Vytvoří se protichůdná síla stejné velikosti , která zabrání relativnímu pohybu obou povrchů (viz obrázek, obrázek 1). Pokud se smyková síla zvýší , zpočátku se také zvýší (viz obrázek, obr. 2). To se však děje pouze do limitní hodnoty . Pokud smyková síla překročí tento limit statického tření, nebude již plně kompenzována adhezní silou. Výsledná síla zůstává, což vede ke zrychlení těla (viz obrázek, obrázek 3). Pokud je tělo v pohybu, již zde není žádné statické tření. Síla, která působí proti pohybu při klouzání, se nazývá klouzavé tření a je obecně menší než (viz obrázek, obrázek 4). Rychlá změna mezi statickým a dynamickým třením může stimulovat vibrace (skřípání dveří nebo brzd) a je zodpovědná za zemětřesení ; viz efekt prokluzu . ${\ displaystyle {\ vec {F}}}$${\ displaystyle {\ vec {F}} _ {\ mathrm {H}} = - {\ vec {F}}}$${\ displaystyle {\ vec {F}}}$${\ displaystyle {\ vec {F}} _ {\ mathrm {H}}}$${\ displaystyle {\ vec {F}} _ {\ mathrm {H}} ^ {\ text {krit.}}}$ ${\ displaystyle {\ vec {F}} _ {\ mathrm {R}}}$${\ displaystyle {\ vec {F}} _ {\ mathrm {H}} ^ {\ text {krit.}}}$

Výpočet statického tření

Hmotnost a normální síla krabice na rovném povrchu

Protože statické tření silně závisí na vlastnostech materiálu a vlastnostech povrchu, lze jej popsat pouze jako hrubé přiblížení pomocí jednoduchých fyzikálních zákonů. Podle toho je maximální statické tření úměrné normální síle a bez ohledu na to, jak velká je kontaktní plocha . Normální síla je síla, která působí proti kontaktní síle kolmé na kontaktní plochu (např. Váhová síla na obrázku opačně). Proto: ${\ displaystyle F _ {\ mathrm {H}} ^ {\ text {krit.}}}$ ${\ displaystyle F _ {\ mathrm {N}}}$${\ displaystyle A}$ ${\ displaystyle F _ {\ mathrm {G}}}$

${\ displaystyle \ left | {\ vec {F}} _ {\ mathrm {H}} ^ {\ text {crit.}} \ right | = \ mu _ {\ mathrm {H}} \ cdot \ left | { \ vec {F}} _ {\ mathrm {N}} \ vpravo |}$

Konstanta úměrnosti se nazývá koeficient statického tření nebo koeficient statického tření , viz článek koeficient tření pro tabulkových hodnot a další podrobnosti. Se zvyšujícím se kontaktním tlakem se přenosné smykové napětí zvyšuje pouze do meze kluzu . ${\ displaystyle \ mu _ {\ mathrm {H}}}$

Rozdíl od jiných forem tření

Pod třecí Běžně disipativní proces znám, takže procesu „energie oslabovat“, ve kterém je ( kinetická ) energie se zvýšením entropie v teplo se převede. Na rozdíl od válcování a kluzné tření, je to obecně není případ statického tření, protože síla, která se nepohybuje tělo nemá žádnou práci . Z tohoto důvodu někteří učitelé fyziky kritizují označení jako tření a klasifikaci jako takovou .

literatura

• Wolfgang Stamm: Modelování a simulace systémů s více těly s dvourozměrnými třecími kontakty , Diss., KIT , 2009, omezený náhled ve vyhledávání knih Google.
• Valentin L. Popov: Contact Mechanics and Friction: A učebnice a aplikační kniha od nanotribologie po numerickou simulaci , Springer-Verlag, 2009, ISBN 978-3-540-88836-9 , omezený náhled ve vyhledávání knih Google.

Individuální důkazy

1. ↑ Demtröder: Experimentalphysik 1 . S. 130 ( google.de ). 
2. ^ Norbert Jost: Tření a opotřebení - stručný úvod do vědy o materiálech . S. 6 ( google.de ).